Bergmekanisk analys av bergtunnel genom Kiirunavaara
BergtunnelBergmekanisk analysKiirunavaaraStadsflyttKirunaSpänningsanalysStrukturanalysLKABBanverketJärnvägstunnelJärnvägTunnelKv125
LKAB:s gruva i Kiruna breder ut sig, hittills är det enbart LKAB:s egna områden som drabbats, men inom loppet av några år kommer också infrastruktur och bostäder i Kiruna att beröras. Banverket har bedömt att den nuvarande järnvägen måste ersättas 2012. Den nya järnvägen kommer att gå i en sträckning väster om Kiirunavaara, genom LKAB:s industriområde. Passagen förbi LKAB:s industriområde innebär att en kompromiss mellan järnvägens och LKAB:s intressen måste göras. Av den anledningen utreds nu tre alternativ för järnvägens passage mellan Kiirunavaara och sedimentdammarna, varav det ena är tunnelalternativet Kv125. Tunnelalternativet Kv125 innebär att järnvägen passerar LKAB:s industriområde i en bergtunnel, därmed görs inte anspråk på marken där LKAB planerar att anlägga framtida gråbergsupplag. Målet med rapporten är att ur ett bergmekaniskt perspektiv studera vilka problem som kan förväntas i bergtunnel Kv125 samt vilka åtgärder som kan behöva vidtagas för att säkerställa stabiliteten. Fokus kommer att läggas vid den situation som uppstår då laster, i form av gråbergsupplag och KS- damm, placeras på markytan ovanför tunneln. Detta görs numeriskt utifrån spänningsanalyser i Phase2. Phase2 visar hur varierande bergtäckning, påförd yttre last, bergkvalitet samt primärspänningstillstånd påverkar tunnelns stabilitet. Vidare görs strukturanalyser i Unwedge där tunnelns stabilitet analyseras med avseende på strukturer i form av kilutfall. Vattenförhållandet och dess inverkan studeras vid såväl spännings- som strukturanalys. För att ge rekommendationer studeras också förstärkningsbehovet. Enligt spänningsanalysen är tunneln stabil då ?acceptabelt berg? råder oavsett övriga parametrar. Vid ?dåligt berg? kombinerat med 100 m höga gråbergsupplag föreligger det risk för tryckspänningsinducerade brott i väggarna, detta gäller i synnerhet då vatten tas i beaktning. Vid sådana förhållanden räcker inte förstärkning bestående av helingjutna bultar och fiberarmerad sprutbetong, specialförstärkning krävs. I tunneltaket kan ca. 20 mm deformationer väntas om 100 meter gråberg belastar markytan. Spänningsanalysen visar att det kan väntas avlastade väggar, dragspänningar i väggarna. I praktiken innebär detta att sprickor dras isär med ökad risk för kilutfall i väggarna. Strukturanalysen visar att, den ur stabilitetssynpunkt mest ofördelaktiga kombinationen av allmänna lineament för Kiirunavaara kommer att vara stabil om helt torra förhållanden råder. Samtliga kilar kommer att, utan förstärkning, vara stabila upp till ett vattentryck motsvarande 65 kPa. Med förstärkning bestående av fiberarmerad sprutbetong och helingjutna bultar kommer samtliga kilar att vara stabila upp till ett vattentryck motsvarande 390 kPa. Tunneln kommer troligen inte att drabbas av någon större förkastning eller skjuvzon. Topografiska variationer kan dock ge upphov till svaghetszoner (låg bergtäckning dominerat av rösberg). Om en svaghetszon skulle påträffas på den del av tunnelsträckningen som går under de planerade gråbergsupplagen måste förstärkningsbehovet för detta utredas.